Testing Lab - Analisi della efficienza e della stabilizzazione della PSU Enermax Revolution 85+

Introduzione al testing dell'hardware e analisi delle misure

Poichè il risultato di una misurazione è in generale fortemente dipendente da numerose condizioni, parte delle quali non sono controllabili dal misurista a meno di non corredare il lavoro di lettura dei dati con l'effettuazione di un'analisi statistica di essi, abbiamo pertanto provveduto ad eseguire le misurazioni in un ambiente mantenuto a temperatura costante, al fine di non variare il punto di lavoro dei componenti, con conseguente alterazione dei risultati. Ogni test è stato ripetuto 10 volte: sul campione così ottenuto abbiamo effettuato un'operazione di media aritmetica e considerato questa come il risultato finale, che forniremo quindi senza alcuna indicazione sull'incertezza relativa o assoluta.

Consapevoli dell'impossibilità di spingere l'alimentatore verso i suoi limiti utilizzando un PC abbiamo deciso di testarlo eseguendo le misurazioni del caso presso una struttura che ci ha messo a disposizione tutta la strumentazione necessaria oltre alla realizzazione di un carico variabile tarato a 1050W. I test sono stati svolti presso Res-Ingenium di Pianopoli, azienda leader nella progettazione, realizzazione e produzione di amplificatori RF.

Abbiamo rivolto la nostra attenzione in primo luogo sulla valutazione della stabilità dell'alimentatore, ed in particolare delle sue uscite, al variare del carico applicato da una soglia minima prossima al 10% e fino a una soglia massima pari al 100%, ed in secondo luogo sulla stabilizzazione delle uscite rispetto al problema delle tensioni di ripple. 

Stabilità delle uscite al variare del carico

Ricordiamo che, dal punti di vista nominale, questo Enermax Revolution 85+ assicura una uscita da +3.3V @ 25A, una uscita da +5V @ 25A, sei uscite da +12V @ 30A, una uscita da -12V @ 0.6A e una uscita di stand-by (o Vsb, è una tensione che l'alimentatore eroga anche a PC spento per supportare, ad esempio, le funzionalità di Wake-on-Lan, Wake-on-keyboard e Wake-on modem, ndr) da +5V @ 5A. Considerando la natura di quest'ultima uscita, al pari di quella da -12V, la sua analisi esula evidentemente dai nostri scopi e dunque non sarà effettuata in questa sede.

Seguono gli andamenti delle tensioni in uscita, rilevati in corrispondenza delle linee da +3.3V, 5+V e + 12V, in funzione del carico applicato alla PSU.

La prima tabella contiene in particolare le curve di tutte le linee mentre le successive focalizzano l'attenzione sulla singola linea (o sul valor medio di un gruppo di linee nel caso di + 12V); in virtù del cambio di scala è possibile apprezzare meglio dal punto di vista visivo le escursioni delle uscite dai corrispondenti valori nominali

L'uscita con valore nominale pari a 3.3V presenta una tensione decrescente al crescere del carico. Tuttavia la compensazione operata dalla PSU fa registrare un massimo per il delta tra valore minimo e valore massimo pari a 0.12V mentre il maggiore scostamento dal valore nominale, ottenuto in corrispondenza del carico massimo, è pari a soli 0.07V.

L'uscita con valore nominale pari a 5V evidenzia un comportamento sostanzialmente analogo alla precedente; il delta tra il valore minimo e quello massimo è leggermente più elevato sulla seconda cifra decimale, essendo pari a 0.16V, mentre lo scostamento dal valore nominale è invariato (0.09V).

Le prestazioni a + 12V sono solo apparentemente peggiori, essendo pari a 0.40V in termini di delta tra minimo e massimo e a 0.30V in termini di scostamento dal valore nominale. E' necessario considerare, infatti, che i nostri dati si riferiscono a condizioni operative che prevedono l'applicazione simultanea del carico su tutte le sei uscite a 12V.

Minimizzazione del ripple

Le performance dell'alimentatore Revolution 85+ da 1050W sono molto positive anche dal punto di vista della stabilizzazione delle uscite rispetto al problema delle tensioni di ripple, che abbiamo analizzato con l'ausilio dell'oscilloscopio Tektronix TDS2002. A tal proposito ricordiamo che il ripple, o residuo di alternata, è la differenza tra il picco massimo ed il picco minimo che è possibile misurare quando la forma d'onda della tensione d'uscita non è più una linea costante ma assume un andamento ondulatorio, approssimabile in linea teorica a quello di una sinusoide.

Al variare del carico, minore è il ripple, maggiore è l'efficienza dell'alimentatore nella fase di trasformazione della tensione da alternata (AC) in continua (DC); inoltre minore è il ripple, più stabile è l'uscita dal momento che l'andamento del segnale di potenza in out è più vicino a quello di una forma d'onda costante. Dalle tabella precedente, che mostra l'andamento del ripple espresso in mV registrato al variare del carico dal 10% al 100% sulle sei uscite a 12V e sulle uscite a 5V e 3.3V, si evince che l’alimentatore risponde adeguatamente, ossia con oscillazioni contenute, alle sollecitazioni dovute alle variazioni del carico.

Sulla uscita a 3.3V il ripple sorprendentemente diminuisce all'aumentare del carico raggiungendo il suo minimo, pari a 9.37mV proprio in condizioni di carico massimo. Risentono invece di maggiore stress le uscite a 5V e soprattutto quelle a 12V, che fanno registrare un valore massimo di 18.5mV per la tensione di ripple, che è senza dubbio il più alto in tabella ma è comunque molto contenuto in generale.